(57)【要約】【課題】  駆動回路の冷却は、駆動回路が安定に動作する温度以下に冷却すればよいが、インクの粘度変化を抑えるためには、数度以下の温度変化に抑える必要があり、ヘッド部と駆動回路をひとつの冷却機構で冷却する場合、駆動回路の駆動状態により、発熱状態が異なるため、インク粘度を一定に保つのは困難である。【解決手段】  放熱部材を有する駆動素子を実装した駆動回路部を筐体に形成した気体流路室内に配置して、筐体の上記ヘッド部に近い側から駆動回路に対して気体で冷却することで駆動回路部の発熱を抑える。気体による冷却であるため、ラジエータ、ポンプ、温度センサ、制御回路等を必要とせず、気体流路室を形成した駆動回路カバーを設けるだけでよく、簡単な構成で小型化が可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号に応じて複数のノズルを通してインクを吐出するヘッド部と、
上記駆動信号を作成する駆動素子を回路部に有する駆動回路部と、
上記回路部とともに上記駆動素子を覆う筐体とを備え、
上記筐体の上記ヘッド部に近い側から駆動回路部に対して冷却を行なうことを特徴とするインク吐出装置。
【請求項２】
請求項１記載のインク吐出装置において、
上記ヘッド部は、ノズル孔近傍までインクを循環可能であって、圧電基板の厚さ方向にインクを吐出する構成であることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項３】
請求項１記載のインク吐出装置において、
上記筐体の外部から内部へ冷却用の気体を供給するための気体供給口が設けられていることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項４】
請求項１記載のインク吐出装置において、
上記筐体内を隔壁により複数の部屋に分離したことを特徴とする請求項1に記載のインク吐出装置。
【請求項５】
請求項３記載のインク吐出装置において、
上記筐体内に、上記気体を上記駆動素子の外面に接触するように流す気体流路室と、上記気体供給口から供給された上記気体を上記気体流路室へ導く気体供給路とに分離し、
上記気体供給路は、上記気体流路室をなす壁面を貫通した開口を通して上記気体流路室内と連通していることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項６】
請求項３に記載のインク吐出装置において、
上記気体供給口は、上記筐体をなす隔壁のうち上記ヘッド部から遠い側の壁面に設けられていることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項７】
請求項５から６に記載のインク吐出装置において、
上記筐体内で上記回路部上に上記駆動素子が複数配列され、
上記開口は、上記気体流路室の上記隔壁のうち上記各駆動素子に対応した位置にそれぞれ形成されていることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項８】
請求項３に記載のインク吐出装置において、
上記筐体をなす壁面のうち上記ヘッド部から遠い側の隔壁に、上記気体を排出するための気体排出口が形成されていることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項９】
請求項３に記載のインク吐出装置において、
上記開口は、上記気体流路室をなす隔壁のうち上記ヘッド部に近い側の隔壁に形成されて、上記気体流路室内で上記ヘッド部から遠ざかる向きに上記気体が流れるようになっていることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項１０】
請求項３に記載のインク吐出装置において、
上記開口は、上記気体流路室をなす隔壁のうちヘッド部に近い側の隔壁に形成されて、重力に相反する向きに上記気体が流れるようになっていることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項１１】
請求項３に記載のインク吐出装置において、
上記筐体の外面に沿って、上記ヘッド部へインクを供給し又は上記ヘッド部からインクを排出するためのインクチューブが配置され、
上記インクチューブと上記気体流路室との間を上記気体供給路が通っていることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項１２】
請求項３に記載のインク吐出装置において、
上記ヘッド部と上記駆動回路部との間を上記気体供給路が通っていることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一つに記載のインク吐出装置において、
上記ヘッド部と上記駆動回路部とはコネクタを介して着脱可能に連結されていることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一つに記載のインク吐出装置において、
上記筐体は黒色にした金属からなることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか一つに記載のインク吐出装置において、
上記駆動回路部は、各駆動素子に共通に供給される基準電位を生成する基準電源回路を有することを特徴とするインク吐出装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のインク吐出装置において、
上記基準電源回路を、気体流路において上記駆動素子よりも上流に配置したことを特徴とするインク吐出装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のインク吐出装置において、
上記基準電源回路が生成する上記基準電位の精度は±３％の範囲に収まることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項１８】
請求項１５から１７までのいずれか一つに記載のインク吐出装置において、
各駆動素子はデジタル・アナログ・コンバータ回路を備えており、
上記基準電源回路が生成する上記基準電位は、上記デジタル・アナログ・コンバータ回路に入力されることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項１９】
請求項１５から１８までのいずれか一つに記載のインク吐出装置において、
上記基準電源回路は、上記回路部上において、上記駆動素子の動作に必要なその他の周辺回路から分離して配置されていることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項２０】
請求項１に記載のインク吐出装置を作製するインク吐出装置の製造方法であって、
上記ヘッド部と、上記駆動素子を上記回路部上に有する上記駆動回路部とをそれぞれ作製し、
上記ヘッド部と上記回路部とをコネクタを介して連結した後、上記回路部とともに上記駆動素子を覆うように上記筐体を取り付けることを特徴とするインク吐出装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項１に記載のインク吐出装置を作製するインク吐出装置の製造方法であって、
上記ヘッド部と、上記駆動素子を上記回路部上に有する上記駆動回路部とをそれぞれ作製し、
上記回路部とともに上記駆動素子を覆うように上記筐体を取り付けた後、上記ヘッド部と上記回路部とをコネクタを介して連結することを特徴とするインク吐出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はインク吐出装置に関し、より詳しくは、複数のノズルからインクを吐出するインクジェットヘッド部と、上記ヘッド部の圧電素子へ圧力を発生させるための駆動信号を送る駆動回路部とを備えたインク吐出装置に関する。この発明のインク吐出装置は、プリンタに用いられるとともに、液晶のカラーフィルタ、配線パターン描画等のために生産装置に用いられる。
【０００２】
また、この発明は、そのようなインク吐出装置を作製するインク吐出装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、この種のインク吐出装置は、ピエゾ素子（圧電素子）が発生した圧力によって複数のノズルからインクを吐出するインクジェットヘッド部と、上記インクジェットヘッド部のピエゾ素子へ圧力を発生させるための駆動信号を送る駆動回路部とを備えている。駆動回路部は、上記駆動信号を作成する駆動素子をＩＣ（集積回路）の形態で含んでいる。
【０００４】
知られているように、インクジェットヘッド部では、使用されるインクの温度がインクの吐出特性に大きく影響を及ぼす。ヘッド部の温度が上昇してインクの温度が高くなった場合はインクの粘度が低く、インクが吐出され易いが、インクの温度が低い場合はインクの粘度が高く、インクが吐出され難くなる。特に、上記インクジェットヘッド部では、ノズルから数ｐＬ（ピコリットル）から数十ｐＬ程度の微量なインク液滴を吐出するため、インクの温度変化がインクの吐出特性に大きく影響を及ぼす。
【０００５】
また、最近の多ノズル化に伴い、駆動回路部には駆動素子が多く且つ高密度に設けられているので、駆動回路部には瞬間的に大きな電流が流れ、急激に温度が上昇する。インクジェットヘッド部の多数のノズルから同時にインクを吐出する動作を長時間続けると、駆動回路部の温度上昇が著しくなる。この温度上昇は、駆動回路部を誤動作させたり不安定にしたりして、インクの吐出特性を阻害する要因となる。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１（特開２００１−２８７３４９号公報）には、印刷ヘッド（インクジェットヘッド部）とスイッチ回路（駆動回路部）とに近接して設けられた冷却材収納室と、上記冷却材収納室の流出口と流入口とを結んで冷却材を循環させる循環路とを有する循環式の冷却機構を備えた方式が提案されている。この方式では、冷却機構によって冷却材収納室に循環路を通して冷却材を循環させることによって、インクジェットヘッド部と駆動回路部とを冷却して、インクの吐出特性を安定化させることを図っている。
【０００７】
また、特許文献２（特開平１０−４４３８６号公報）によると、制御回路の発熱を放熱するために、空気流路に面して放熱板を配置することで、制御回路の温度上昇を防ぎ、吐出異常などを防ぐことを行っている。また特許文献３（特開平６−１８２９８６号公報）によると、駆動回路部に対し、千鳥格子状に冷却ファンを配置することで、冷却能力を向上させ、駆動回路部の温度上昇を防ぐなどの対応を図っている。
【特許文献１】特開２００１−２８７３４９号公報
【特許文献２】特開平１０−４４３８６号公報
【特許文献３】特開平６−１８２９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の循環式の冷却機構は、冷却材収納室と循環路に加えて、現実にはラジエータ、ポンプ、温度センサ、制御回路等を設ける必要があるため、構成が複雑で、小型化が困難、かつコスト高になるという問題がある。また、冷却剤として液冷媒を使用する場合は、液漏れが生じて、媒体が汚染され、また、回路部がショートしてインク吐出装置そのものに重大な支障をきたす恐れがある。液漏れを検知するために漏液センサ等を設けると、更に構成が複雑化し、小型化できなくなる。
【０００９】
また、インクの吐出特性に影響を与えないレベルにインクの粘度変化を抑えるためには、インクの温度変化を数度以下の範囲内に抑える必要がある。上述の特許文献１の構成では、インクジェットヘッド部と駆動回路部とを１つの冷却材循環路で冷却しているため、駆動回路部の発熱状態が変化すると、冷却剤の温度が変化し、この冷却剤の温度変化がインクジェットヘッド部に伝わる。このため、インクの吐出特性に影響を与えないレベルにインクの粘度変化を抑えるのが難しいという問題がある。
【００１０】
また、インク吐出特性をよくするためには、駆動回路部から出力される駆動波形の電位を温度に影響されることなく精度よく出力させる必要がある。そのためには、駆動回路部に十分な冷却の為の流路を確保することで、冷却効果を最大限に効率よく行うことが重要である。しかしながら、近年の制御回路の小型化、インクジェットヘッドの多ノズル化に対しては、冷却の為の流路が十分確保できないために、効率よく放熱効果を保ちつつ、駆動電圧精度を上げるには、十分な効果が得られなかった。
【００１１】
駆動回路を安定して動作させるためには、おおよそ８０℃以下に駆動回路の駆動素子部分の温度上昇を抑制することが必要である。
【００１２】
このように、ヘッド部、駆動回路部は温度上昇を抑える必要があるが、各々の温度制御レベルは異なるため、独立した温度制御が不可欠である。
【００１３】
そこで、この発明の課題は、構成が簡単で、小型化が容易であり、かつ低コストに作製でき、しかもインクの粘度変化を抑えてインクの吐出特性を安定化できるインク吐出装置を提供することにある。
【００１４】
また、この発明の課題は、そのようなインク吐出装置を作製するインク吐出装置の製造方法を提供することにある。
【００１５】
さらに、この発明の課題は、構成が簡単で、小型化が容易であり、かつ低コストに作製でき、しかもインクの粘度変化を抑えてインクの吐出特性を安定化できることに加えて、駆動回路部から出力される駆動波形の電位に対する温度の影響を最小限に抑えることで、駆動電圧を高精度に出力してインクの良好な吐出特性を確保できるインク吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、この発明のインク吐出装置は、
駆動信号に応じて複数のノズルを通してインクを吐出するヘッド部と、
上記駆動信号を作成する駆動素子を回路部に有する駆動回路部と、
上記回路部とともに上記駆動素子を覆う筐体とを備え、
上記筐体の上記ヘッド部に近い側から駆動回路部に対して冷却することを特徴とする。
この発明のインク吐出装置では、駆動回路部の駆動素子がヘッド部を駆動するための駆動信号を作成する。ヘッド部は、その駆動信号に応じて複数のノズルを通してインクを吐出する。これにより、印刷またはインクによる描画が行われる。
【００１７】
このインク吐出装置では、筐体によって上記回路部とともに上記駆動素子が覆われている。上記筐体の外部から内部へ冷却用の気体又は液体が供給される。この気体又は液体と接触することによって、上記駆動素子が冷却される。これにより、駆動回路部の発熱が抑えられる。
【００１８】
なお、「駆動素子」は、部品として回路部に搭載可能な形態にあるものを指す。上記駆動素子には放熱部材が取り付けられているのが望ましい。その場合、上記駆動素子からの放熱効率が高まる。
【００１９】
ここで、「ヘッド部」は、例えば圧電素子が発生した圧力によって複数のノズルを通してインクを吐出するインクジェットヘッドからなる。その場合、駆動素子が作成する駆動信号は、上記ヘッド部の上記圧電素子へ上記圧力を発生させるための駆動信号である。
【００２０】
上記課題を解決するため、この発明のインク吐出装置は、ヘッド部を、インクを循環可能な構成とすることを特徴とする。
【００２１】
ここでインクを循環可能な構成とは、上記ヘッド部に入ったインクが或る経路を通して一旦上記ヘッド部から出た後、再び上記ヘッド部に入って再利用されるような方式を意味している。
この一実施形態のインク吐出装置では、上記ヘッド部はインク循環型のインクジェットヘッドを有するので、インクにより上記ヘッド部を直接冷却することができる。上記ヘッド部からインクが受け取った熱は、インクの循環に伴って周囲の環境へ放出される。これにより、ヘッド部の温度変化が抑えられるとともに、インクの温度変化が容易に数度以下の範囲内に抑えられる。この結果、インクの吐出特性に影響を与えないレベルにインクの粘度変化を抑えることができる。これにより、インクの吐出特性を安定化できる。
【００２２】
このインク吐出装置のヘッド部は、ノズル孔近傍までインクを循環可能な構成であることを特徴とする。
【００２３】
インクの温度変化の影響を一番受けるのは、次に吐出しようとしている液滴であり、ノズル孔近傍のインクである。したがってノズル孔近傍のインクを循環することによりインクの吐出特性に影響を与えないレベルにインクの粘度変化を抑えることでインクの吐出特性を安定化することができる。
【００２４】
このインク吐出装置のヘッド部は、圧電基板の厚さ方向にインクを吐出し、ノズル孔近傍までインクを循環可能な構成であることを特徴とする。
【００２５】
圧電基板の厚さ方向にインクを吐出させるインク被着材は圧電基板とほぼ平行に配置された状態であり、この圧電基板の長手方向の両側面に接着して取り付けたノズルプレート保持部材を通じてインクを循環させることにより、ノズル孔のインク吐出方向以外は循環するインク流路が配置された状態となり、いわばラジエータの中にノズル孔を設けたような構造となる。したがってノズル孔近傍は駆動回路の発熱や、外気の温度影響を受けにくい構造とすることができ、インクの吐出特性を安定化することができる。
【００２６】
このインク吐出装置の筐体の外部から内部へ冷却用の気体を供給するための気体供給口が設けられている。
【００２７】
このインク吐出装置では、筐体によって上記回路部とともに上記駆動素子が覆われている。上記筐体に設けられた気体供給口を通して、このカバーの外部から内部へ冷却用の気体が供給される。この気体と接触することによって、上記駆動素子が冷却される。これにより、駆動回路部の発熱が抑えられる。
【００２８】
このインク吐出装置では、ラジエータ、ポンプ、温度センサ、制御回路等を設ける必要がなく、本来のインク吐出装置を構成する部品に加えて、実質的には気体供給口を有する筐体を設けて、冷却用の気体を供給するだけで足りる。したがって、このインク吐出装置は、構成が簡単で、小型化が容易であり、かつ低コストに作製できる。また、このインク吐出装置が例えば液晶のカラーフィルタ、配線パターン描画等のために生産装置に応用される場合においては、上記冷却用の気体として生産工場内で通常用いられている気体（空気、Ｎ２ガスなど）を流用することが可能であり、新たな設備投資も必要としない。また、このインク吐出装置では、気体による冷却を行っているため、液冷媒を用いる場合とは異なり、液漏れによる媒体の汚染や、回路部がショートするなどの不具合も生じない。
【００２９】
このインク吐出装置は、筐体内を隔壁により複数の部屋に分離したことを特徴とする。
【００３０】
駆動回路部内では、特に駆動素子部の発熱が大きい。駆動回路部内には、熱による影響を受けやすい部品も搭載されており、温度変化によりヘッド部への駆動信号へ悪影響を及ぼす恐れがある。このように温度変化し対してシビアな部品については筐体内を複数の部屋に分離し、駆動素子等の発熱部から隔離することで熱の影響を低減させることで安定した駆動信号をヘッド部に伝播することが出来る。
このインク吐出装置の筐体内に、上記気体を上記駆動素子の外面に接触するように流す気体流路室と、上記気体供給口から供給された上記気体を上記気体流路室へ導く気体供給路とに分離し、
上記気体供給路は、上記気体流路室をなす壁面を貫通した開口を通して上記気体流路室内と連通している。
【００３１】
この一実施形態のインク吐出装置では、上記気体供給口から上記気体供給路、上記開口を通して上記気体流路室内へ上記気体が導かれる。上記気体流路室で上記気体が上記駆動素子の外面に接触するように流れて、上記駆動素子が冷却される。これにより、駆動回路部の発熱が有効に抑えられる。また、このインク吐出装置では、上記気体供給路のおかげで、上記筐体をなす壁面において上記気体供給口を設ける位置の自由度が増す。
【００３２】
このインク吐出装置は、上記気体供給口は、上記筐体をなす壁面のうち上記ヘッド部から遠い側の壁面に設けられていることを特徴とする。
【００３３】
この一実施形態のインク吐出装置では、上記気体を上記筐体内へ供給するために外部から上記気体供給口に取り付けられる配管が、上記ヘッド部と上記駆動回路部との連結の邪魔になることはない。
【００３４】
このインク吐出装置は、
上記筐体内で上記回路部上に上記駆動素子が複数配列され、
上記開口は、上記気体流路室の上記壁面のうち上記各駆動素子に対応した位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００３５】
この一実施形態のインク吐出装置では、上記開口は、上記気体流路室の上記壁面のうち上記各駆動素子に対応した位置にそれぞれ形成されている。したがって、各駆動素子がそれぞれ対応する上記開口を通した気体の流れによって冷却される。この結果、各駆動素子の冷却の程度が略同じになり、駆動素子同士の間で温度バラツキが少なくなる。したがって、各駆動素子の温度に起因した特性バラツキを抑えることが可能である。
【００３６】
このインク吐出装置は、上記筐体をなす壁面のうち上記ヘッド部から遠い側の壁面に、上記気体を排出するための気体排出口が形成されていることを特徴とする。
【００３７】
この一実施形態のインク吐出装置では、上記筐体内から上記気体排出口を通して上記ヘッド部から遠ざかる向きに上記気体が排出される。したがって、上記気体が上記ヘッド部のインク吐出特性に影響を与えるような事態が、避けられる。
【００３８】
なお、このインク吐出装置を生産装置に応用して、液晶のカラーフィルタ、配線パターン描画等のために用いる場合は、指定アドレスにインクを着弾させる必要があり、高精度な着弾精度が要求される。例えば上記筐体内へ約１００リットル毎分（ｌ／ｍｉｎ）程度の流量で上記気体を供給する場合、仮に上記気体が上記ヘッド部へ流れ込むと、上記ヘッド部によるインク滴の着弾に影響が生じて、指定アドレスにインクを着弾させることができなくなる恐れがある。
【００３９】
このインク吐出装置は、上記開口は、上記気体流路室をなす壁面のうち上記ヘッド部に近い側の壁面に形成されて、上記気体流路室内で上記ヘッド部から遠ざかる向きに上記気体が流れるようになっていることを特徴とする。
【００４０】
この一実施形態のインク吐出装置では、上記気体流路室内で上記ヘッド部から遠ざかる向きに上記気体が流れ、上記気体供給口を通して実質的にストレートに排出される。したがって、上記気体が上記ヘッド部のインク吐出特性に影響を与えるような事態が、より確実に避けられる。
【００４１】
さらに、上記ヘッド部によってインクが吐出される向きと上記筐体から上記気体が排出される向きとが互いに反対であることが望ましい。その場合、上記気体が上記ヘッド部のインク吐出特性に影響を与えるような事態が、より確実に避けられる。
【００４２】
このインク吐出装置は、上記開口は、上記気体流路室をなす隔壁のうちヘッド部に近い側の隔壁に形成されて、重力に相反する向きに上記気体が流れるようになっていることを特徴とする。
【００４３】
駆動回路部の発熱により、暖められて比重が小さくなった気体は、自然対流により、上昇する。これに対し、この自然対流を助長するようにヘッド部側から重力に相反する向きに気体が流れるようにすることで、上記気体が上記ヘッド部のインク吐出特性に影響を与えるような事態が、より確実に避けられる。
【００４４】
さて、既述のように、インクの吐出特性に影響を与えないレベルにインクの粘度変化を抑えるためには、インクの温度変化を数度以下の範囲内に抑える必要がある。一方、駆動回路部では、各駆動素子が数十度（℃）程度以下の温度に冷却されていれば、安定に動作し、問題が生じない。したがって、上記駆動回路部の発熱を如何にして上記ヘッド部およびインクチューブに伝熱させないようにするかが肝要である。
【００４５】
このインク吐出装置は、
上記筐体の外面に沿って、上記ヘッド部へインクを供給し又は上記ヘッド部からインクを排出するためのインクチューブが配置され、
上記インクチューブと上記気体流路室との間を上記気体供給路が通っていることを特徴とする。
【００４６】
この一実施形態のインク吐出装置では、上記インクチューブと上記気体流路室との間を上記気体供給路が通っているので、上記駆動回路部の発熱が上記気体供給路によって阻まれて、上記インクチューブおよびこのインクチューブ内を流れるインクには伝わらない。したがって、インクの温度変化が容易に数度以下の範囲内に抑えられる。この結果、インクの吐出特性に影響を与えないレベルにインクの粘度変化を抑えることができる。これにより、インクの吐出特性を安定化できる。
【００４７】
また、このインク吐出装置は、上記ヘッド部と上記駆動回路部との間を上記気体供給路が通っていることを特徴とする。
【００４８】
この一実施形態のインク吐出装置では、上記ヘッド部と上記駆動回路部との間を上記気体供給路が通っているので、上記駆動回路部の発熱が上記気体供給路によって阻まれて、上記ヘッド部へは伝わらない。したがって、インクの温度変化が容易に数度以下の範囲内に抑えられる。この結果、インクの吐出特性に影響を与えないレベルにインクの粘度変化を抑えることができる。これにより、インクの吐出特性を安定化できる。
【００４９】
このインク吐出装置は、上記ヘッド部と上記駆動回路部とはコネクタを介して着脱可能に連結されていることを特徴とする。
【００５０】
この一実施形態のインク吐出装置では、上記ヘッド部と上記駆動回路部とはコネクタを介して連結されているので、上記駆動回路部の発熱が直接上記ヘッド部へ伝わることがなく、上記駆動回路部の発熱が上記ヘッド部へ伝わり難い。この結果、インクの粘度変化を抑えることができ、これにより、インクの吐出特性を安定化できる。また、上記ヘッド部と上記駆動回路部とは着脱可能になっている。したがって、ヘッド部を交換する必要が生じた場合においても、上記ヘッド部のみを交換し、駆動回路部をそのまま用いることができる。
【００５１】
上記コネクタは、上記ヘッド部と上記駆動回路部との間で上記駆動信号を受け渡しするのが望ましい。
【００５２】
一実施形態のインク吐出装置では、上記筐体は黒色にした金属からなることを特徴とする。
【００５３】
この一実施形態のインク吐出装置では、上記筐体が金属（例えばＣｕまたはＡｌ等）からなるので、他の材料からなる場合に比して、熱伝導性が良い。また、上記筐体が黒色になっているので、他の色になっている場合に比して、放射特性が高い。したがって、上記駆動回路部の発熱が上記筐体自体に蓄積せず、上記筐体の壁面を通して周囲の環境に容易に放出される。この結果、インクの粘度変化を抑えることができ、これにより、インクの吐出特性を安定化できる。
【００５４】
上記筐体の表面は梨地になっているのが望ましい。その場合、更に放射特性が向上する。この結果、インクの粘度変化をさらに抑えることができ、これにより、インクの吐出特性をさらに安定化できる。
【００５５】
一実施形態のインク吐出装置では、上記駆動回路部は、各駆動素子に共通に供給される基準電位を生成する基準電源回路を有することを特徴とする。
【００５６】
各駆動素子には、出力駆動電位を設定するための制御回路が搭載されており、それらの回路が機能するためには、基準電位を生成する基準電源回路が必要となる。基準電源回路を共通に持つことで、各駆動素子間の出力電位のばらつきを少なくし、駆動するヘッド部のノズル間のばらつきの低減を図ることができる。また、部材設置占有面積及び部材費用の低減を図ることができる。
【００５７】
一実施形態のインク吐出装置では、基準電源回路を、気体流路において上記駆動素子よりも上流に配置したことを特徴とする。
【００５８】
気体流路において駆動素子よりも上流側はその下流側に比べて冷却効果が高い。したがって、基準電源回路をこのように冷却の効果が効率よく得られる場所に配置することで、生成基準電位への温度による影響を最小限とすることを可能としている。
【００５９】
また、このように温度による影響を最小限に抑えることができることから、本発明のインク吐出装置は、上記基準電源回路が生成する上記基準電位の精度を±３％の範囲に抑えることができ、その結果として、駆動出力電圧精度を向上することができる。なお、ここで、「基準電位の精度」とは、基準電位の目標値からの変動幅をいう。
【００６０】
一実施形態のインク吐出装置では、各駆動素子はデジタル・アナログ・コンバータ回路を備えており、上記基準電源回路が生成する上記基準電位は、上記デジタル・アナログ・コンバータ回路に入力されることを特徴とする。
【００６１】
デジタル・アナログ・コンバータ回路にて設定される駆動電圧は、基準電源とＧＮＤ間に配置された抵抗分割により、設定分解能が決定される。本構成の基準電源回路を使用することによって基準電位が精度よく制御できるため、高精度な駆動電圧の生成が可能となる。
【００６２】
一実施形態のインク吐出装置では、上記基準電源回路は、上記回路部上において、上記駆動素子の動作に必要なその他の周辺回路から分離して配置されていることを特徴とする。
【００６３】
駆動素子動作に必要なすべての周辺回路を気体流路において駆動素子よりも上流に配置した場合、その構成部品の為、流路の妨げが大きくなり、本来の冷却効果が十分得られない。よって、インク吐出装置の性能にもっとも影響をおよぼす基準電源回路のみを分離し、気体流路における駆動素子よりも上流に配置することで、放熱効果を保ちつつ、駆動電位を精度よく制御することが可能となる。
この発明のインク吐出装置の製造方法は、上記発明のインク吐出装置を作製するインク吐出装置の製造方法であって、
上記ヘッド部と、上記駆動素子を上記回路部上に有する上記駆動回路部とをそれぞれ作製し、
上記ヘッド部と上記回路部とをコネクタを介して連結した後、上記回路部とともに上記駆動素子を覆うように上記筐体を取り付けることを特徴とする。
【００６４】
この発明のインク吐出装置の製造方法によれば、上記発明のインク吐出装置を簡単に作製することができる。
【００６５】
上記筐体を取り付けた後、上記筐体の外面に沿って、上記インクチューブを取り付けるのが望ましい。
【００６６】
別の局面では、この発明のインク吐出装置の製造方法は、上記発明のインク吐出装置を作製するインク吐出装置の製造方法であって、
上記ヘッド部と、上記駆動素子を上記回路部上に有する上記駆動回路部とをそれぞれ作製し、
上記回路部とともに上記駆動素子を覆うように上記筐体を取り付けた後、上記ヘッド部と上記回路部とをコネクタを介して連結することを特徴とする。
【００６７】
この発明のインク吐出装置の製造方法によれば、上記発明のインク吐出装置を簡単に作製することができる。
【００６８】
上記ヘッド部と上記回路部とを連結した後、上記筐体の外面に沿って、上記インクチューブを取り付けるのが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。しかしながら、かかる実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００７０】
（第１実施形態）
図１は一実施形態のインク吐出装置５０を斜めから見たところを示し、また、理解容易のために、図２は図１のものを分解状態で示している。なお、図２では後述のインクチューブの図示が省略されている。以下の説明では、便宜上、図１、図２における上下左右を用いて説明する。
【００７１】
このインク吐出装置５０は、概略、ヘッド部２５と、ヘッド部２５を駆動する駆動回路部２８と、筐体２９と、ヘッド部２５へインクを供給し又はヘッド部２５からインクを排出するためのインクチューブ１６ａ、１６ｂとを備えている。
【００７２】
図２によって良く分かるように、ヘッド部２５は、ベース１５と、このベース１５上に取り付けられたインクジェットヘッドチップ１と、インクジェットヘッドチップ１を介して両側に相対するように配置されたノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂと、インクジェットヘッドチップ１およびノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂに跨るように配置されたノズルプレート２１と、配線基板１０と、中継基板１２とを含んでいる。
【００７３】
ベース１５は、図１、図２における奥、手前の方向（長手方向）に延在している。ベース１５の長手方向の両端にはフランジ部１５ｅ、１５ｆが一体に形成されている。フランジ部１５ｅ、１５ｆを上下に貫通して固定穴１４が形成されている。この固定穴１４は、このインク吐出装置５０を例えば図示しない生産装置へ搭載する場合に、インク吐出装置５０を生産装置にネジで固定するのに利用可能になっている。この例では、ベース１５上にインクジェットヘッドチップ１が接着して取り付けられている。
【００７４】
インクジェットヘッドチップ１は、溝加工により互いに平行に形成された複数の溝状のインク室（適宜、「個別インク室」と呼ぶ。）２を有する圧電基板からなる。インク室２同士はそれぞれ隔壁３で分離されている。インク室２の内壁には電極４が形成されている。
【００７５】
ノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂは、インクジェットヘッドチップ１の長手方向（図１、図２における奥、手前の方向）の寸法と同等程度の寸法を有し、インクジェットヘッドチップ１の両側面に接着して取り付けられている。ノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂの上面は、インクジェットヘッドチップ１の隔壁３の上面とほぼ面一、または凹んでいるように位置調整が行われている。ノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂの上部には、インクジェットヘッドチップ１のインク室２に連通するように、略円弧状に窪んだ段差５ａ、５ｂが形成されている。インクジェットヘッドチップ１の側面、ノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂの段差５ａ、５ｂ、およびノズルプレート２１の下面によって囲まれた空間が、マニホールドとしての共通インク室（簡単のため、段差と同じ符号５ａ、５ｂで呼ぶ。）を形成している。なお、インクジェットヘッドチップ１内には共通インク室が形成されていない。
【００７６】
ノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂを貫通して、共通インク室５ａ、５ｂとノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂの裏面とを連通する連通穴７ａ、７ｂが形成されている。ノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂの連通穴７ａ、７ｂには、下方からインクチューブ１６ａ、１６ｂの一端がそれぞれ接続されている。インクチューブ１６ａ、１６ｂの他端はそれぞれ図示しない第１のインクタンク、第２のインクタンクに接続されている。
【００７７】
ノズルプレート２１は、インクジェットヘッドチップ１の隔壁３上とノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂとに跨るように接着して取り付けられている。ノズルプレート２１は、インクジェットヘッドチップ１上の各インク室２にそれぞれ対応するように配置された複数のノズル孔２０を有する。
【００７８】
配線基板１０は、インクジェットヘッドチップ１の電極４を外部に引き出すために、インクジェットヘッドチップ１とベースの側面に沿って配置されている。さらに、配線基板１０に連なって下方に、コネクタ１３を有する中継基板１２が配置されている。中継基板１２のコネクタ１３は、駆動信号の受け渡しのために、駆動回路部２８の回路部４０上のコネクタ１９（後述）と接続される。
【００７９】
この例では、ヘッド部２５の方式は、圧電材料のシェアモード変形を利用したインクジェット方式に分類される。この方式は、圧電材料からなるインク室２の隔壁３の両内壁面に形成した電極４を用いて、圧電材料の分極方向と直交する方向に電界を生じさせることで、シェアモードでインク室２の隔壁３を変形させ、その際に生じる圧力波変動を利用してインク滴を吐出するものである。この方式は、ノズルの高密度化、低消費電力化、高駆動周波数化に適している。
【００８０】
ここで、インクの流れについて説明する。図示しない第１のインクタンクからインクチューブ１６ａを通してヘッド部２５に供給されたインクは、連通穴７ａを通して共通インク室５ａへ流れ込む。第１共通インク室５ａに入ったインクは、引き続き、圧電基板１に形成された複数の個別インク室２へ流れ込み、ノズル孔２０の近傍を通過して、第２共通インク室５ｂへ流れ込む。インクが複数の個別インク室２を通過する際には、ノズル孔２０が配置されている個別インク室２のすべてが流路として用いられる。さらに、第２共通インク室５ｂに入ったインクは、連通穴７ｂ、インクチューブ１６ｂを通して、図示しない第２のインクタンクへ排出される。
ヘッド部２５は、インクジェットヘッドチップ１を構成する圧電基板の厚さ方向にインクを吐出する。この構成ではノズル孔２０に接するように溝状のインク室２が形成されており、ノズル孔２０の近傍までインクを循環可能な構成となっている。圧電基板の厚さ方向にインクを吐出させるヘッド部２５に対向するインク被着材は圧電基板とほぼ平行に配置された状態である。
この圧電基板の長手方向（図１、図２における奥、手前の方向）の両側面に接着して取り付けたノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂを通じてインクを循環させることにより、ノズル孔２０のインク吐出方向以外は循環するインク流路が配置された状態となり、いわばラジエータの中にノズル孔を設けたような構造となる。したがってノズル孔２０の近傍は駆動回路の発熱や、外気の温度影響を受けにくい構造とすることができ、インクの温度変化がなく、インク粘度が一定でありインクの吐出特性を安定化することができる。
【００８１】
本実施の形態におけるヘッド部２５の構成によれば、インクは、第１共通インク室５ａから第２共通インク室５ｂへと移動する際に複数の個別インク室２に分かれて流れる。複数の個別インク室２のうちノズル孔２０が配置されている個別インク室２を通ったインクの一部はノズル孔２０から吐出されることによって消費されるが、個別インク室２を通ったインクのうちノズル孔２０から吐出されなかったインクは全て第２共通インク室５ｂへと円滑に流れる。したがって、インクを円滑に循環させることが可能となる。これにより、ノズル孔２０の近傍の空間であるインク室２の内部においても通過するインク流れを積極的に形成することが可能となる。
【００８２】
インクの粘度変化を抑えるためには、駆動回路部２８の熱をいかにヘッド部に伝熱させないようにすることと、ヘッド部２５自体の発熱を抑えることが肝要である。
【００８３】
インク循環型のインクジェットヘッドにすることにより、ヘッド部２５を駆動することにより発熱した部分をインクにより直接冷却することができる。ヘッド部２５からインクが受け取った熱は、インクの循環に伴って周囲の環境へ放出される。このようにインクジェットヘッド１内部の熱の影響をインク循環により排除することが可能となり、これにより、ヘッド部２５の温度変化が抑えられるとともに、インクの温度変化が抑えられる。この結果、インクの粘度変化を抑えることができ、これにより、インクの吐出特性を安定化できる。
【００８４】
以上のように、ノズル孔２０はノズルプレート保持部材１１ａ、１１ｂを圧電基板の長手方向の両側面に接着する構造により、流路部材で包囲された形状になっており、ヘッド部２５以外からの熱の影響を受けにくい構造となっている。
【００８５】
また、インクの循環によりヘッド部２５内部の熱を周囲の環境へ放出することにより、温度変化を抑え、吐出特性の安定化を図っている。
【００８６】
更に、インクを循環することにより、インク中に微粒子が含まれている場合であってもその微粒子が沈殿または浮遊することが抑制され、吐出時の液滴中に含まれる微粒子数を安定させることができる。
【００８７】
インクの流れは上述の向きに限定されるものではなく、逆向きであってもよい。逆向きに流す場合、上記第２のインクタンクからインクチューブ１６ｂを通してヘッド部２５に供給されたインクは、連通穴７ｂを通して第２共通インク室５ｂへ流れ込む。第２共通インク室５ｂに入ったインクは、続いて、圧電基板１に形成された複数の個別インク室２のいずれかを通過して、第１共通インク室５ａへ流れ込む。さらに、第１共通インク室５ａに入ったインクは、連通穴７ａ、インクチューブ１６ａを通して、上記第１のインクタンクへ排出される。このような経路であってもよい。
【００８８】
インクに流れを生じさせる方式としては、水頭差を利用する方法、インクタンクの圧力制御を行う方式などが考えられる。
【００８９】
例えば、上記第１のインクタンクからヘッド部２５を経由して上記第２のインクタンクへインクを流す場合、上記第２のインクタンクに排出されて溜まったインクが一定量に到達した時点で、インクの供給方向を逆転させればよい。逆転後に、上記第２のインクタンクから供給されたインクはヘッド部２５を経由して上記第１のインクタンクへ排出されることとなる。
【００９０】
このように、２つのインクタンクの間でインクを行き来させることで、エンドレスでインクを循環させることができる。こうすることによって、ヘッド部２５内、特にノズル孔２０が配置されているインク室２に常にいずれかの向きのインク流れがあるようにすることができる。インクの流れをヘッド部２５の冷却に積極的に利用することによって、ヘッド部２５の温度変化が抑えられるとともに、インクの温度変化が抑えられる。この結果、インクの粘度変化を抑えることができ、これにより、インクの吐出特性を安定化できる。
【００９１】
駆動回路部２８は、図示しない配線が形成された回路部４０と、この回路部４０上に複数並べて搭載された駆動素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆと、各駆動素子の表面にそれぞれ取り付けられた放熱部材１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｆと、回路部４０の上縁に沿って配置されたコネクタ１９とを含んでいる。各駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆは、ヘッド部２５を駆動するために、インクジェットヘッドチップ１の電極４に印加されるべき駆動信号を作成する。この例では、駆動素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、回路部４０の上段に、図１、図２における奥、手前の方向に関して並べて配置されている。駆動素子１８ｄ、１８ｅ、１８ｆは、回路部４０の下段で、駆動素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃにそれぞれ対応する位置に配置されている。
【００９２】
ヘッド部２５側の中継基板１２のコネクタ１３と駆動回路部２８側のコネクタ１９とを嵌合して連結することにより、ヘッド部２５と駆動回路部２８とは機械的および電気的に接続されている。ヘッド部２５と駆動回路部２８はコネクタ１３、１９により着脱可能である。
【００９３】
駆動回路部２８の熱をヘッド部２５に伝熱させないようにするためには、駆動回路部２８とヘッド部２５との接続は、必要最小限に留めておくことが望ましい。このインク吐出装置５０では、ヘッド部２５と駆動回路部２８とはコネクタ１３、１９を介して連結されているので、駆動回路部２８の発熱が直接ヘッド部２５へ伝わることがなく、駆動回路部２８の発熱がヘッド部２５へ伝わり難い。この結果、インクの粘度変化を抑えることができ、これにより、インクの吐出特性を安定化できる。また、ヘッド部２５と駆動回路部２８とは着脱可能になっているので、ヘッド部２５を交換する必要が生じた場合においても、ヘッド部２５のみを交換し、駆動回路部２８をそのまま用いることができる。
【００９４】
筐体２９は、回路部４０の表面（駆動素子が搭載されている面）を駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆとともに覆う直方体の箱状の表カバー２９ａと、回路部４０の裏面（表面と反対側の面）に沿って配置される矩形の平板状の裏カバー２９ｂとからなっている。これらの表カバー２９ａ、裏カバー２９ｂは、黒色にした金属（例えばＣｕまたはＡｌ等）等の伝熱特性、放射特性のよい材料から作製されている。
【００９５】
表カバー２９ａの内部は、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを収容する気体流路室２２である。気体流路室２２の上端に相当する箇所には、このカバー２９ａの外部から内部へ冷却用の気体を供給するための気体供給口である開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃが設けられている。表カバー２９ａの下面のうち、気体流路室２２の下端に相当する箇所には、気体流路室２２内から気体を排出するための気体排出口２７が形成されている。気体排出口２７は、このカバー２９ａの下面に沿って奥、手前に延びる細長い矩形状に形成されている。なお、表カバー２９ａの壁面のうち気体流路室２２の左側に相当する面（図２において駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆに対向する面）は、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを円滑に収容できるように開放されている。
【００９６】
開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、図３（図１のものを矢印５１の向きに見たところを模式的に示す。）によって良く分かるように、上段の駆動素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃに対応し、したがって下段の駆動素子１８ｄ、１８ｅ、１８ｆにも対応する位置に形成されている。
【００９７】
このインク吐出装置５０は、次のようにして作製される。まず、図１に示すように、ヘッド部２５と駆動回路部２８とをそれぞれ作製し、ヘッド部２５側の中継基板１２のコネクタ１３と駆動回路部２８側のコネクタ１９とを連結する。この後、回路部４０とともに駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを覆うように筐体２９を取り付ける。この例では、回路部４０を挟んで、表カバー２９ａと裏カバー２９ｂとを接着する。さらに、筐体２９の外面に沿って、インクチューブ１６ａ、１６ｂを取り付ける。これにより、図１に示すように、インク吐出装置５０を簡単に作製することができる。その後、この例では、冷却用の気体として空気（例えば温度２５℃程度）を供給するための図示しない空気配管（生産工場に通常設けられている）が、筐体２９の気体供給口となる開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃに接続される。
【００９８】
インク吐出装置５０の作製手順として、上記に代えて、先に筐体２９を取り付けた後、ヘッド部２５側の中継基板１２のコネクタ１３と駆動回路部２８側のコネクタ１９とを連結するようにしても良い。すなわち、まず、ヘッド部２５と駆動回路部２８とをそれぞれ作成し、回路部４０とともに駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを覆うように筐体２９を取り付ける。この後、ヘッド部２５側の中継基板１２のコネクタ１３と駆動回路部２８側のコネクタ１９とを連結する。さらに、筐体２９の外面に沿って、インクチューブ１６ａ、１６ｂを取り付ける。このようにした場合も同様に、インク吐出装置５０を簡単に作製することができる。
【００９９】
このような構成のインク吐出装置５０は、ベース１５の固定穴１４を利用して生産装置等へ多数取り付けられて、指定アドレスにインクを着弾させ、カラーフィルタや配線描画を行うのに用いられる。
【０１００】
このインク吐出装置５０は、次のように動作する。まず、駆動回路部２８の駆動素子１８が、ヘッド部２５を駆動するための駆動信号を作成する。その駆動信号は、回路部４０上のコネクタ１９から中継基板１２、配線基板１０を経由してインクジェットヘッドチップ１の電極４へ送られる。電極４は、既述のように、インク室２の隔壁３の両内壁面に形成されている。これにより、インクジェットヘッドチップ１をなす圧電材料の分極方向と直交する方向に電界が生じて、シェアモードでインク室２の隔壁３が変形する。その際に生じる圧力波変動によって、ノズルプレート２１のノズル孔２０からインク滴が吐出される。これにより、印刷またはインクによる描画が行われる。
【０１０１】
動作時には、図３中に矢印３３で示すように、気体供給口である開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃから空気が、この例では約１００リットル毎分（ｌ／ｍｉｎ）程度の流量で気体流路室２２内へ導かれ、供給される。気体流路室２２では、矢印３３で示すように、空気が駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆおよび放熱部材１７ａ、１７ｂ、…、１７ｆの外面に接触するように流れて、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが冷却される。なお、各駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆにはそれぞれ放熱部材１７ａ、１７ｂ、…、１７ｆが取り付けられているので放熱効率が高まる。これにより、駆動回路部２８の発熱が有効に抑えられる。駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆおよび放熱部材１７ａ、１７ｂ、…、１７ｆから熱を奪った空気は、矢印３４で示すように、筐体２９から気体排出口２７を通してヘッド部２５から遠ざかる向きに排出される。
【０１０２】
また、上記開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、気体流路室２２の上面のうち、水平方向に関して、上段の駆動素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃに対応し、したがって下段の駆動素子１８ｄ、１８ｅ、１８ｆにも対応する位置に形成されている。したがって、各駆動素子がそれぞれ対応する開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃを通した空気の流れによって冷却される。開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃに対して均一な圧力で一定流速の空気を供給することによって、各駆動素子の冷却の程度が略同じになり、駆動素子同士の間で温度バラツキが少なくなる。したがって、各駆動素子の温度に起因した特性バラツキを抑えることが可能である。
【０１０３】
このインク吐出装置５０では、筐体２９によって回路部４０とともに駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが覆われている。筐体２９に設けられた開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃを通して、このカバーの外部から内部へ冷却用の気体が供給される。このインク吐出装置５０では、要するに、この気体と接触することによって、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが冷却される。これにより、駆動回路部２８の発熱が抑えられる。
【０１０４】
このインク吐出装置５０では、ラジエータ、ポンプ、温度センサ、制御回路等を設ける必要がなく、本来のインク吐出装置を構成する部品に加えて、実質的には気体供給口となる開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃを有する筐体２９を設けて、冷却用の気体を供給するだけで足りる。したがって、このインク吐出装置５０は、構成が簡単で、小型化が容易であり、かつ低コストに作製できる。また、このインク吐出装置５０が例えば液晶のカラーフィルタ、配線パターン描画等のために生産装置に応用される場合においては、上記冷却用の気体として生産工場内で通常用いられている気体（空気、Ｎ２ガスなど）を流用することが可能であり、新たな設備投資も必要としない。また、このインク吐出装置５０では、気体による冷却を行っているため、液冷媒を用いる場合とは異なり、液漏れによる媒体の汚染や、回路部がショートするなどの不具合も生じない。
【０１０５】
既述のように、このインク吐出装置を生産装置に応用して、液晶のカラーフィルタ、配線パターン描画等のために用いる場合は、指定アドレスにインクを着弾させる必要があり、高精度な着弾精度が要求される。例えば筐体２９内へ約１００ｌ／ｍｉｎ程度の流量で空気を供給する場合、仮に上記空気がヘッド部２５へ流れ込むと、ヘッド部２５によるインク滴の着弾に影響が生じて、指定アドレスにインクを着弾させることができなくなる恐れがある。
【０１０６】
ここで、このインク吐出装置５０では、上述のように、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆおよび放熱部材１７ａ、１７ｂ、…、１７ｆから熱を奪った空気は、矢印３４で示すように、筐体２９から気体排出口２７を通してヘッド部２５から遠ざかる向きに排出される。したがって、空気がヘッド部２５のインク吐出特性に影響を与えるような事態が、避けられる。
【０１０７】
また、気体流路室２２内でヘッド部２５から遠ざかる向きに空気が流れ、気体排出口２７を通して実質的にストレートに排出される。さらに、ヘッド部２５によってインクが吐出される向き３９（図３中に示す）と筐体から空気が排出される向き３４とが互いに反対である。したがって、排出される空気がヘッド部２５のインク吐出特性に影響を与えるような事態が、より確実に避けられる。
【０１０８】
一実施形態のインク吐出装置では、気体供給口である開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃが、上記気体流路室をなす隔壁のうちヘッド部に近い側の隔壁に形成されて、重力に相反する向きに上記気体が流れるようになっているため、駆動回路部の発熱により、暖められて比重が小さくなった気体は、自然対流により、上昇する。これに対し、この自然対流を助長するようにヘッド部側から重力に相反する向きに気体が流れるようにすることで、上記気体が上記ヘッド部のインク吐出特性に影響を与えるような事態が、より確実に避けられる。
【０１０９】
さて、インクの吐出特性に影響を与えないレベルにインクの粘度変化を抑えるためには、インクの温度変化を数度以下の範囲内に抑える必要がある。一方、駆動回路部２８では、各駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが数十度（℃）程度以下の温度に冷却されていれば、安定に動作し、問題が生じない。したがって、駆動回路部２８の発熱を如何にしてヘッド部２５に伝熱させないようにするかが肝要である。
【０１１０】
ここで、このインク吐出装置５０では、ヘッド部２５と駆動回路部２８との間に気体供給口となる開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃを設け、空気を流しているため、駆動回路部２８の発熱が気体供給口となる開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃからの気体の流入によって阻まれて、ヘッド部２５へは伝わらない。これらの結果、インクの温度変化が容易に数度以下の範囲内に抑えられる。この結果、インクの吐出特性に影響を与えないレベルにインクの粘度変化を抑えることができる。これにより、インクの吐出特性を安定化できる。
【０１１１】
また、このインク吐出装置５０では、既述のように、筐体２９を構成する表カバー２９ａ、裏カバー２９ｂは、黒色にした金属（例えばＣｕまたはＡｌ等）等の伝熱特性、放射特性のよい材料から作製されている。したがって、駆動回路部２８の発熱が筐体２９自体に蓄積せず、筐体２９の壁面を通して周囲の環境に容易に放出される。この結果、インクの粘度変化をさらに抑えることができ、これにより、インクの吐出特性をさらに安定化できる。
【０１１２】
上記筐体２９の表面は梨地になっているのが望ましい。その場合、更に放射特性が向上する。この結果、インクの粘度変化をさらに抑えることができ、これにより、インクの吐出特性をさらに安定化できる。
【０１１３】
上述の実施形態では、冷却用の気体として空気を用いたが、当然ながらこれに限られるものではなく、他のガス、例えばＮ２ガスを用いても良い。
【０１１４】
また、上述の実施形態では、冷却用の気体の流量を約１００ｌ／ｍｉｎとしたが、当然ながら、これに限られるものではない。駆動回路部２８の駆動素子を冷却するのに必要な気体の流量は、回路部４０に搭載されている駆動素子の数や駆動回路、駆動状態等により適宜可変して設定するのが望ましい。
【０１１５】
図４は、上述の実施形態における図３の別の形態を模式的に示す図である。このインク吐出装置は、筐体内を隔壁により複数の部屋（ここでは２つの部屋）に分離している。
【０１１６】
気体供給口である開口２６ｄ、２６ｅ、２６ｆに連通した気体供給路２３には基準電源回路１０２（詳細は後述する）を配置している。気体供給路２３と気体流路室２２との壁面には開口２６ｄ、２６ｅ、２６ｆが形成されている。それぞれの開口２６ｄ、２６ｅ、２６ｆと２６ｄ、２６ｅ、２６ｆは上段の駆動素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃに対応し、したがって下段の駆動素子１８ｄ、１８ｅ、１８ｆにも対応する位置に形成されている。
【０１１７】
図４中に矢印３３で示すように、気体供給口である開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃから空気が、この例では約１００リットル毎分（ｌ／ｍｉｎ）程度の流量で気体供給路２３内へ導かれ、供給され、温度変化し対してシビアな部品である基準電源回路１０２を冷却する。次に気体は開口２６ｄ、２６ｅ、２６ｆから気体流路室２２内に導かれ、供給される。気体流路室２２では、矢印３３で示すように、空気が駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆおよび放熱部材１７ａ、１７ｂ、…、１７ｆの外面に接触するように流れて、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが冷却される。なお、各駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆにはそれぞれ放熱部材１７ａ、１７ｂ、…、１７ｆが取り付けられているので放熱効率が高まる。これにより、駆動回路部２８の発熱が有効に抑えられる。駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆおよび放熱部材１７ａ、１７ｂ、…、１７ｆから熱を奪った空気は、矢印３４で示すように、筐体２９から気体排出口２７を通してヘッド部２５から遠ざかる向きに排出される。
【０１１８】
また、上記開口２６ｄ、２６ｅ、２６ｆは、気体流路室２２の上面のうち、水平方向に関して、上段の駆動素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃに対応し、したがって下段の駆動素子１８ｄ、１８ｅ、１８ｆにも対応する位置に形成されている。したがって、各駆動素子がそれぞれ対応する開口２６ｄ、２６ｅ、２６ｆを通した空気の流れによって冷却される。開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃに対して均一な圧力で一定流速の空気を供給することによって、各駆動素子の冷却の程度が略同じになり、駆動素子同士の間で温度バラツキが少なくなる。したがって、各駆動素子の温度に起因した特性バラツキを抑えることが可能である。
【０１１９】
このインク吐出装置５０では、筐体２９によって回路部４０とともに駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが覆われている。筐体２９に設けられた開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆを通して、このカバーの外部から内部へ冷却用の気体が供給される。このインク吐出装置５０では、要するに、この気体と接触することによって、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが冷却される。これにより、駆動回路部２８の発熱が抑えられる。
【０１２０】
駆動回路部内では、特に駆動素子部の発熱が大きい。駆動回路部内には、熱による影響を受けやすい部品も搭載されており、温度変化によりヘッド部への駆動信号へ悪影響を及ぼす恐れがある。このように温度変化し対してシビアな部品については筐体内を複数の部屋に分離し、駆動素子等の発熱部から隔離することで熱の影響を低減させることで安定した駆動信号をヘッド部に伝播することが出来る。
【０１２１】
（第２実施形態）
図５は一実施形態のインク吐出装置５０を斜めから見たところを示し、また、理解容易のために、図６は図５のものを分解状態で示している。なお、図６では後述のインクチューブの図示が省略されている。以下の説明では、便宜上、図５、図６における上下左右を用いて説明する。
【０１２２】
このインク吐出装置５０は、概略、ヘッド部２５と、ヘッド部２５を駆動する駆動回路部２８と、筐体２９と、ヘッド部２５へインクを供給し又はヘッド部２５からインクを排出するためのインクチューブ１６ａ、１６ｂとを備えている。
【０１２３】
第２の実施の形態において、第１の実施の形態との違いは、筐体２９の形状である。
【０１２４】
他の部分については第１の実施の形態と重複するため、省略し、筐体２９について説明を行う。
【０１２５】
図５、図６を参照して、筐体２９は、回路部４０の表面（駆動素子が搭載されている面）を駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆとともに覆う直方体の箱状の表カバー２９ａと、回路部４０の裏面（表面と反対側の面）に沿って配置される矩形の平板状の裏カバー２９ｂとからなっている。これらの表カバー２９ａ、裏カバー２９ｂは、黒色にした金属（例えばＣｕまたはＡｌ等）等の伝熱特性、放射特性のよい材料から作製されている。
【０１２６】
表カバー２９ａの内部は、仕切り板４１、４２によって、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを収容する気体流路室２２と、Ｌ字状の気体供給路２３との２つに仕切られている。気体供給路２３は、このカバー２９ａの左側面に沿って上下に延びる鉛直部分２３ａと、このカバー２９ａの上面に沿って奥、手前に延びる水平部分２３ｂとからなっている。表カバー２９ａの下面のうち、気体流路室２２の下端に相当する箇所には、このカバー２９ａの外部から内部へ冷却用の気体を供給するための気体供給口２４が設けられている。表カバー２９ａの下面のうち、気体流路室２２の下端に相当する箇所には、気体流路室２２内から気体を排出するための気体排出口２７が形成されている。気体排出口２７は、このカバー２９ａの下面に沿って奥、手前に延びる細長い矩形状に形成されている。なお、表カバー２９ａの壁面のうち気体流路室２２の左側に相当する面（図５において駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆに対向する面）は、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを円滑に収容できるように開放されている。
【０１２７】
上記気体供給路２３の水平部分２３ｂは、気体流路室２２をなす壁面（この例では上面）を貫通した円形の開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃを通して気体流路室２２内と連通している。図２によって良く分かるように、開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃはそれぞれ３個ずつ形成されている。そして、図３（図４のものを矢印５１の向きに見たところを模式的に示す。）によって良く分かるように、開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、水平方向に関して、上段の駆動素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃに対応し、したがって下段の駆動素子１８ｄ、１８ｅ、１８ｆにも対応する位置に形成されている。
【０１２８】
このインク吐出装置５０は、次のようにして作製される。まず、図５に示すように、ヘッド部２５と駆動回路部２８とをそれぞれ作製し、ヘッド部２５側の中継基板１２のコネクタ１３と駆動回路部２８側のコネクタ１９とを連結する。この後、回路部４０とともに駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを覆うように筐体２９を取り付ける。この例では、回路部４０を挟んで、表カバー２９ａと裏カバー２９ｂとを接着する。さらに、筐体２９の外面に沿って、インクチューブ１６ａ、１６ｂを取り付ける。これにより、図５に示すように、インク吐出装置５０を簡単に作製することができる。その後、この例では、冷却用の気体として空気（例えば温度２５℃程度）を供給するための図示しない空気配管（生産工場に通常設けられている）が、筐体２９の気体供給口２４に接続される。
【０１２９】
気体供給口２４は、筐体２９の下面、つまり、筐体２９をなす壁面のうちヘッド部２５から遠い側の壁面に設けられているので、上記空気配管がヘッド部２５と駆動回路部２８との連結の邪魔になることはない。このように、気体供給口２４を筐体２９の下面に設けることができた理由は、筐体２９内に気体供給路２３を設けているからである。つまり、気体供給路２３のおかげで、筐体２９をなす壁面において気体供給口２４を設ける位置の自由度が増しているからである。
【０１３０】
インク吐出装置５０の作製手順として、上記に代えて、先に筐体２９を取り付けた後、ヘッド部２５側の中継基板１２のコネクタ１３と駆動回路部２８側のコネクタ１９とを連結するようにしても良い。すなわち、まず、ヘッド部２５と駆動回路部２８とをそれぞれ作成し、回路部４０とともに駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを覆うように筐体２９を取り付ける。この後、ヘッド部２５側の中継基板１２のコネクタ１３と駆動回路部２８側のコネクタ１９とを連結する。さらに、筐体２９の外面に沿って、インクチューブ１６ａ、１６ｂを取り付ける。このようにした場合も同様に、インク吐出装置５０を簡単に作製することができる。
【０１３１】
このような構成のインク吐出装置５０は、ベース１５の固定穴１４を利用して生産装置等へ多数取り付けられて、指定アドレスにインクを着弾させ、カラーフィルタや配線描画を行うのに用いられる。
【０１３２】
このインク吐出装置５０は、次のように動作する。まず、駆動回路部２８の駆動素子１８が、ヘッド部２５を駆動するための駆動信号を作成する。その駆動信号は、回路部４０上のコネクタ１９から中継基板１２、配線基板１０を経由してインクジェットヘッドチップ１の電極４へ送られる。電極４は、既述のように、インク室２の隔壁３の両内壁面に形成されている。これにより、インクジェットヘッドチップ１をなす圧電材料の分極方向と直交する方向に電界が生じて、シェアモードでインク室２の隔壁３が変形する。その際に生じる圧力波変動によって、ノズルプレート２１のノズル孔２０からインク滴が吐出される。これにより、印刷またはインクによる描画が行われる。
【０１３３】
動作時には、図７中に矢印３０、３１で示すように、気体供給口２４から気体供給路２３に空気が、この例では約１００リットル毎分（ｌ／ｍｉｎ）程度の流量で供給される。気体供給路２３に入った空気は、矢印３２で示すように、開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃを通して気体流路室２２内へ導かれる。気体流路室２２では、矢印３３で示すように、空気が駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆおよび放熱部材１７ａ、１７ｂ、…、１７ｆの外面に接触するように流れて、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが冷却される。なお、各駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆにはそれぞれ放熱部材１７ａ、１７ｂ、…、１７ｆが取り付けられているので放熱効率が高まる。これにより、駆動回路部２８の発熱が有効に抑えられる。駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆおよび放熱部材１７ａ、１７ｂ、…、１７ｆから熱を奪った空気は、矢印３４で示すように、筐体２９から気体排出口２７を通してヘッド部２５から遠ざかる向きに排出される。
【０１３４】
また、上記開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、気体流路室２２の上面のうち、水平方向に関して、上段の駆動素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃに対応し、したがって下段の駆動素子１８ｄ、１８ｅ、１８ｆにも対応する位置に形成されている。したがって、各駆動素子がそれぞれ対応する開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃを通した空気の流れによって冷却される。しかも、開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃが円形の小孔であるから、開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃから均一な圧力で、一定流速の空気が供給される。この結果、各駆動素子の冷却の程度が略同じになり、駆動素子同士の間で温度バラツキが少なくなる。したがって、各駆動素子の温度に起因した特性バラツキを抑えることが可能である。
【０１３５】
このインク吐出装置５０では、筐体２９によって回路部４０とともに駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが覆われている。筐体２９に設けられた気体供給口２４を通して、このカバーの外部から内部へ冷却用の気体が供給される。このインク吐出装置５０では、要するに、この気体と接触することによって、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが冷却される。これにより、駆動回路部２８の発熱が抑えられる。
【０１３６】
このインク吐出装置５０では、ラジエータ、ポンプ、温度センサ、制御回路等を設ける必要がなく、本来のインク吐出装置を構成する部品に加えて、実質的には気体供給口２４を有する筐体２９を設けて、冷却用の気体を供給するだけで足りる。したがって、このインク吐出装置５０は、構成が簡単で、小型化が容易であり、かつ低コストに作製できる。また、このインク吐出装置５０が例えば液晶のカラーフィルタ、配線パターン描画等のために生産装置に応用される場合においては、上記冷却用の気体として生産工場内で通常用いられている気体（空気、Ｎ２ガスなど）を流用することが可能であり、新たな設備投資も必要としない。また、このインク吐出装置５０では、気体による冷却を行っているため、液冷媒を用いる場合とは異なり、液漏れによる媒体の汚染や、回路部がショートするなどの不具合も生じない。
【０１３７】
既述のように、このインク吐出装置を生産装置に応用して、液晶のカラーフィルタ、配線パターン描画等のために用いる場合は、指定アドレスにインクを着弾させる必要があり、高精度な着弾精度が要求される。例えば筐体２９内へ約１００ｌ／ｍｉｎ程度の流量で空気を供給する場合、仮に上記空気がヘッド部２５へ流れ込むと、ヘッド部２５によるインク滴の着弾に影響が生じて、指定アドレスにインクを着弾させることができなくなる恐れがある。
【０１３８】
ここで、このインク吐出装置５０では、上述のように、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆおよび放熱部材１７ａ、１７ｂ、…、１７ｆから熱を奪った空気は、矢印３４で示すように、筐体２９から気体排出口２７を通してヘッド部２５から遠ざかる向きに排出される。したがって、空気がヘッド部２５のインク吐出特性に影響を与えるような事態が、避けられる。
【０１３９】
また、気体流路室２２内でヘッド部２５から遠ざかる向きに空気が流れ、気体排出口２７を通して実質的にストレートに排出される。さらに、ヘッド部２５によってインクが吐出される向き３９（図７中に示す）と筐体から空気が排出される向き３４とが互いに反対である。したがって、排出される空気がヘッド部２５のインク吐出特性に影響を与えるような事態が、より確実に避けられる。
【０１４０】
一実施形態のインク吐出装置では、気体供給口である開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃが、上記気体流路室をなす隔壁のうちヘッド部に近い側の隔壁に形成されて、重力に相反する向きに上記気体が流れるようになっているため、駆動回路部の発熱により、暖められて比重が小さくなった気体は、自然対流により、上昇する。これに対し、この自然対流を助長するようにヘッド部側から重力に相反する向きに気体が流れるようにすることで、上記気体が上記ヘッド部のインク吐出特性に影響を与えるような事態が、より確実に避けられる。
【０１４１】
さて、インクの吐出特性に影響を与えないレベルにインクの粘度変化を抑えるためには、インクの温度変化を数度以下の範囲内に抑える必要がある。一方、駆動回路部２８では、各駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが数十度（℃）程度以下の温度に冷却されていれば、安定に動作し、問題が生じない。したがって、駆動回路部２８の発熱を如何にしてヘッド部２５およびインクチューブ１６ａ、１６ｂに伝熱させないようにするかが肝要である。
【０１４２】
ここで、このインク吐出装置５０では、インクチューブ１６ａ、１６ｂと気体流路室２２との間を気体供給路２３の鉛直部分２３ａが通っている。したがって、駆動回路部２８の発熱が気体供給路２３の鉛直部分２３ａによって阻まれて、インクチューブ１６ａ、１６ｂおよびこのインクチューブ内を流れるインクには伝わらない。また、このインク吐出装置５０では、ヘッド部２５と駆動回路部２８との間を気体供給路２３の水平部分２３ｂが通っている。したがって、駆動回路部２８の発熱が気体供給路２３の水平部分２３ｂによって阻まれて、ヘッド部２５へは伝わらない。これらの結果、インクの温度変化が容易に数度以下の範囲内に抑えられる。この結果、インクの吐出特性に影響を与えないレベルにインクの粘度変化を抑えることができる。これにより、インクの吐出特性を安定化できる。
【０１４３】
また、このインク吐出装置５０では、既述のように、筐体２９を構成する表カバー２９ａ、裏カバー２９ｂは、黒色にした金属（例えばＣｕまたはＡｌ等）等の伝熱特性、放射特性のよい材料から作製されている。したがって、駆動回路部２８の発熱が筐体２９自体に蓄積せず、筐体２９の壁面を通して周囲の環境に容易に放出される。この結果、インクの粘度変化をさらに抑えることができ、これにより、インクの吐出特性をさらに安定化できる。
【０１４４】
上記筐体２９の表面は梨地になっているのが望ましい。その場合、更に放射特性が向上する。この結果、インクの粘度変化をさらに抑えることができ、これにより、インクの吐出特性をさらに安定化できる。
【０１４５】
上述の実施形態では、図６に示したように、筐体２９内の気体流路室２２の上面に円形の開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃを形成した。この場合、開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃが円形の小孔であるから、開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃから均一な圧力で、一定流速の空気が気体流路室２２内へ供給される。これに対して、図７は、比較例として、筐体２９内の気体流路室２２の上面に、図８において奥、手前方向に延びるスリット状の開口２６′を形成した例を示している。このスリット状の開口２６′を形成した場合は、円形の開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃを形成した場合に比して、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆの間で放熱特性のバラツキが生じ、特に駆動素子１８ｄの放熱特性が良くなかった。この理由は、気体供給口２４から気体供給路２３の鉛直部分２３ａに入った空気がＬ字状に進路を変えて気体供給路２３の水平部分２３ｂに入り、さらにスリット状の開口２６′により急激に進路を変えるため、空気の対流が生じたからである、と推測される。これに対して、円形の開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃを形成した場合は、駆動素子１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆの間で放熱特性のバラツキがなく、均一な冷却を確認できた。
【０１４６】
上述の実施形態では、冷却用の気体として空気を用いたが、当然ながらこれに限られるものではなく、他のガス、例えばＮ２ガスを用いても良い。
【０１４７】
また、上述の実施形態では、冷却用の気体の流量を約１００ｌ／ｍｉｎとしたが、当然ながら、これに限られるものではない。駆動回路部２８の駆動素子を冷却するのに必要な気体の流量は、回路部４０に搭載されている駆動素子の数や駆動回路、駆動状態等により適宜可変して設定するのが望ましい。
【０１４８】
また、上述の好ましい実施形態では、冷却用の気体を供給するための気体供給口を筐体２９をなす壁面のうちヘッド部２５から遠い側の壁面に設けたが、他の壁面に設けても良い。
【０１４９】
（第３実施形態）
図９は第２実施形態に係るインク吐出装置１５０を模式的に示した図であって、特に駆動回路部１２８の部品配置を示した図面である。この第２実施形態は、上記第１実施形態の改良であって、駆動回路部１２８の回路部１４０上の回路の配置に特長を有し、第１実施形態で得られる効果に加えて、温度に影響されることなく駆動電圧を高精度に出力して良好なインク吐出特性を確保できる効果を奏するインク吐出装置に係るものである。図９において、第１実施形態に係るインク吐出装置５０の構成部材と同様の構成部材には図１−８で使用した参照番号と同じ参照番号を付して詳細な説明を省略する。
【０１５０】
図９に示すように、この実施形態のインク吐出装置１５０では、駆動回路部１２８には、計６個の駆動素子１８ａ−１８ｆ（図３、図４、図７参照。図９ではまとめて参照番号１８で示す。以下、単に１８で表す。）が搭載され、各々のデータラインがカスケード接続され、多ノズル駆動が対応可能となっている。駆動回路部１２８の回路部１４０上において、駆動素子駆動に必要な基準電位を生成するための基準電源回路１０２は、気体流量室２２内の気体流路において駆動素子１８よりも上流に配置されている。この配置箇所は冷却の効果が一番効率よく得られるため、基準電源回路１０２の生成電位への温度による影響を最小限とすることができる。その結果、駆動回路部１２８から中継基板１２、配線基板１０を経由してヘッド部２５に供給される駆動信号電位（以下、「出力駆動電位」という）の精度の向上により、着弾精度が高いインク吐出装置が実現できる。
【０１５１】
本実施形態では、上記第１実施形態に関連して説明したように、筐体２９内の気体流路室２２の上面に円形の小孔を開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃを形成することで開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃから均一な圧力で、一定流速の空気が気体流路室２２内へ供給されることにより、放熱効率を高める方法に加えて、以下に示す基準電源回路１０２の最適配置により着弾精度が高いインク吐出装置の実現が可能となる。
【０１５２】
発熱防止の為、冷却を必要とする駆動素子１８に対して、冷却用気体を送る場合、流路内にはその経路に当たる部分については、突起物などの障害が無く、かつ流量が大きければ大きいほど、その冷却効果は増す。しかし、流量を増加すると冷却効果は増すが、その流量が増加するに比例してそれに伴う振動が大きくなり、インクジェットヘッドの吐出性能つまり着弾位置精度にその影響が及ぶ。よって振動の影響を受けない少ない流量で最大限の冷却効果を得ることが必要である。
【０１５３】
一方、温度による駆動素子１８の性能変動の影響を最小限とするには、上記記載の駆動素子１８全体の放熱を促進し、温度上昇を抑えることに加えて、駆動素子１８の駆動電圧の精度に最も影響を及ぼす基準電位を発生する基準電源回路１０２を精度よく制御することが必要となる。
【０１５４】
駆動回路部１２８では、駆動素子１８を駆動させるために、図には示さない外部の制御回路から生成された、入力制御信号、出力電圧信号、デジタル・アナログ・コンバータ回路の設定信号を回路部１４０にて受け取る。
【０１５５】
また、駆動素子１８を動作させるためには、内部ロジック回路用電源VCC DIG１、入力端子用レベルシフタ用電源VCC DIG２、デジタル・アナログ・コンバータ回路用基準電源VCC DAC，出力トランジスタ駆動用電源VHが必要であり、その各々は、VCC DIG１は２．５V、VCC DIG２は５．０V、VCC DACは５．０V、VH電源は３４Vの供給が駆動素子の仕様から必要となる。
【０１５６】
その中で、デジタル・アナログ・コンバータ回路用基準電源VCC DACは、基準電源回路１０２にて生成され、本電位の出力精度によりヘッド部２５に出力される出力駆動電位の精度が決定されるため、他の電源は±１０％の範囲の精度でよいのに対し、基準電源VCC DACは±３％の範囲の精度を必要とする。
【０１５７】
そのほか、外部回路からのインターフェイス用としてＬＶＤＳ用レシーバＩＣなどを、外部回路と接続しているケーブル１０３の近傍に位置する回路配置部１００に配置することが必要である。
【０１５８】
上述の周辺回路を電気的信号の流れから見て、外部からのノイズ低減、誤動作防止の観点から最短な経路を実現できるように、基板１４０上での最適な部品配置を考えてみると、すべての周辺回路（各種電源回路およびインターフェイス回路含む）はすべて外部回路との接続コネクタの近傍の回路配置部１００に配置し、最短経路を実現することが理想と言える。
【０１５９】
しかしながら、駆動素子１８の冷却用気体は図７における上方から下方に向かって流れてくる構成の為、回路配置部１００に冷却用気体が到達する経路には駆動素子１８及び放熱部材１７ａ−１７ｆ（図１，２，５，６，８参照）に妨げられて、気体流路の上流部に比べて、冷却効果が弱くなってしまう。その状態を放熱シミュレーションで確認した結果においても、流路の上流と下流とでは、１℃〜２℃前後の温度差が生じてしまう。さらに流路の下流、すなわち回路配置部１００は、駆動素子自体の動作状態によって温度が変動するために温度特性も変動し、冷却用気体の効果が流路の上流に比べ劣ることも加わり、流路の上流、すなわち回路配置部１０１よりも１℃〜２℃前後高くなることが確認されている。そのことにより、本来±３％の高精度の制御を必要とする基準電源電位VCC DACが十分制御できなくなってしまう。
【０１６０】
次に、基準電源回路１０２の構成を説明する。図１０は基準電源回路１０２を示す図である。基準電源回路１０２は、シャントレギュレータ回路６００と抵抗Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ２５を有する。VHa IN端子に供給された電圧が、トランジスタQ２及び抵抗Ｒ２１を介して基準電源回路１０２に供給され、抵抗Ｒ２４によって微調整された基準電圧がシャントレギュレータ回路６００に入力される。シャントレギュレータ回路６００はツェナーダイオードを有し、カソードＫおよびアノードＡ間に一定電位が生成され、VCC DAC端子６０１に基準電位が出力される。
【０１６１】
本実施形態では、シャントレギュレータ回路６００の一例として、東芝セミコンダクター社製の高精度シャントレギュレータ「ＴＡ７６Ｌ４３１ＦＴ」を使用している。これによれば、所定の基準電位（レファレンス電圧）の生成が可能であるが、電気的特性から、温度変動が５mＶ〜１５mＶある為、０．２％〜１．０％の変動を生じてしまう。特に基準電位の温度特性データから見ると、周囲温度が２５℃を超えると、温度上昇に応じて、その温度変動が大きくなってしまう。上述の温度変動は電気的特性から７０℃以下の場合であり、それ以上の温度になるとさらに温度変動は大きくなってしまう。
【０１６２】
次に、駆動素子により出力される駆動電位への温度の影響を見てみる。図１１及び図１２に駆動素子の動作温度に対する出力駆動電位の特性を示す。これによると動作温度に応じて、出力駆動電位（出力電圧）が変動することがわかり、１℃の温度変動に対し、出力駆動電位が約５mＶの変動を生じてしまうことが分かる。これには、上述のシャントレギュレータ回路６００によって生成される基準電位の変動は含まれていない為、この基準電位の変動を含めると、トータルで１℃当たり１０mＶ〜２０mＶ以上の電圧変動が生じることが懸念される。実質、数℃の温度変動が発生すれば、他の構成部品の電圧変動をも考慮して、１００mＶ以上の電圧変動が容易に発生してしまうことになる。
【０１６３】
図１３は、各駆動素子１８の内部回路であるデジタル・アナログ・コンバータ回路１０５を示す。なお、図１３においては、１つの駆動素子１８にのみデジタル・アナログ・コンバータ回路１０５を示しているが、他の駆動素子１８にも同様にこの回路は含まれていることは言うまでもない。デジタル・アナログ・コンバータ回路１０５は、図１３に示すように、抵抗分圧部８０５と、その後段に配置されたセレクター部８０４を有する。抵抗分圧部８０５は、基準電源回路１０２からVCC DAC端子８０１に入力された電圧VCC DAC（＝５Ｖ）を、VCC DAC端子８０１とＧＮＤ８０２との間の抵抗によって１０２３分割しており、１０ビットの階調電位を生成することができる構成となっている。上記分圧された電圧は、セレクター部８０４内のカスケード接続されたアナログスイッチに入力される。そして、上記アナログスイッチをデジタル信号に応じてオン・オフすることによって、多段階のアナログ信号がDAC OUT端子８０２から得られる。このようにして、セレクター部８０４では、最終的な出力電位が選択され、DAC OUT端子８０２に指定した電位が出力される。さらに、その後段には、６倍の増幅率をもつ図示しないトランジスタ（増幅回路）が配置され、最終的な駆動電位が出力される構成となっている。
【０１６４】
このとき、VCC DAC端子８０１が５．０００Vの場合、VCC DAC端子―GND間に配置された抵抗値はトータル８９．９１ｋΩである為、そこに流れる電流値Ｉは、
Ｉ＝V[V]÷R[Ω]
＝５．０００[V]÷８９．９１[ｋΩ]
＝５５．６１[μA]
抵抗分割部８０５は６０[Ω]で１０２３分割されていることから、１ビット当たりの出力電位V１は
V１＝５５．６１[μA]×６０[Ω]
＝３．３７[mV]
V１は図には示さない後段の６倍アンプのより増幅される為、最終的に出力される１ｂビット当たりの電位Ｖ２は
Ｖ２＝３．３７[mV]×６
＝２０.２２[mV]  ・・・（電位１）
となる。
【０１６５】
同様に、仮にVCC DAC電位が＋３％変動した場合、VCC DAC電位は５．１５Vとなる。このときの、図８におけるVCC DAC端子―GND間に流れる電流値Ｉは、
電流値Ｉ＝V[V]÷R[Ω]
＝５．１５０[V]÷８９．９１[ｋΩ]
＝５７．２８[μA]
抵抗分割部は６０[Ω]で１０２３分割されていることから、１ビット当たりの出力電位V１は、
V１＝５７．２８[μA]×６０[Ω]
＝３．４４[mV]
V１は図には示さない後段の増幅回路により６倍に増幅される為、最終的に出力される１ビット当たりの電位Ｖ２は、
Ｖ２＝３．４４[mV]×６
＝２０.６４[mV] ・・・（電位２）
となる。
【０１６６】
このとき、１０ビットの最上ビットコード１０２３の値を設定したとすると、
VCC DAC電位が５．０００Vの時は、電位１より
２０．２２[mV]×１０２３＝２０．６９[V]    ・・・（電位３）
である。一方、VCC DAC電位が５．１５０V、すなわち＋３％の変動した時は、電位２より
２０．６４[mV]×１０２３＝２１．１１[V]    ・・・（電位４）
となる。電位３と電位４の差を見ると、
２１．１１[V]  −  ２０．６９[V]
＝  ０．４２[V]   ・・・（電位５）
以上より、同じ入力設定データをデジタル・アナログ・コンバータ回路１０５に設定しても、VCC DAC電位が変動すれば、最大で駆動電圧値として０．４２Vの差が生じてしまうことがわかる
駆動電圧すなわち出力駆動電位とヘッドから吐出されるインクの吐出速度は図１６に示すように、比例関係にあり、駆動電圧１．０Ｖに対し、約１．０[m/s]変動することがわかる。同様に吐出速度と吐出体積とも比例関係にあることから、駆動電圧を制御することで、インクの着弾精度を制御することが可能である。
【０１６７】
したがって、ヘッドの吐出速度の変動幅を±２％の範囲内に収めるためには、図９におけるインク吐出装置１５０を５０mＶ精度で駆動電圧を制御することが必要であり、１００mＶ以上の駆動電圧変動に対しては、ヘッドから吐出される吐出速度が０．１[m/s]以上変動することになり、着弾精度に大いに影響を及ぼすことになる。
【０１６８】
これらから、VCC DACの精度は実使用上の性能を引き出すためには、７０℃以下で安定して制御することが必要であることが分かる。
【０１６９】
外部からのノイズ低減、誤動作防止の観点からは、電気的信号の流れから見て、最短な経路を実現できるように、VCC DAC電位を生成する基準電源回路１０２を含むすべての周辺回路は回路部１４０の回路配置部１００に配置するのが理想的ではあるが、以上の検討から、回路配置部１００は駆動素子１８及び放熱部材１７ａ−１７ｆにより流路が妨げられて、十分な冷却効果が得られないことから、冷却効果がもっとも大きい冷却用気体の流路の上流の回路配置部１０１に配置することが望ましい。
【０１７０】
しかし、すべての周辺回路を上流の部品配置部１０１に配置した場合、その構成部品の為、流路の妨げが大きくなり、本来の冷却効果が十分得られないことが懸念される。よって、本実施形態では、全周辺回路の中で、インク吐出装置の性能に最も影響を及ぼし、±３％の範囲内の電位精度を必要とするVCC DAC電位を生成する基準電源回路１０２のみを部品配置部１０１の冷却用気体の流路の上流に配置している。このようにすることで、放熱効果を保ちつつ、かつ駆動電位を精度よく制御することが可能となり、インク吐出装置１５０の着弾精度の向上を図ることを可能としている。
【０１７１】
図１４及び図１５に放熱効果の検証結果を示す。この検証は、図９に記載のインク吐出装置１５０に冷却用気体N２を、流量を１００[ｌ／ｍｉｎ]〜１５８[ｌ／ｍｉｎ]で変化させた場合と、流量が０[ｌ／ｍｉｎ]の時、すなわち気体を流さない場合とにおいて、基準電源回路１０２付近の温度の時間変化を測定することによって行った。図１４は、その時の測定温度の時間変化を流量別にプロットしたものであり、図１５は図１４に示す数値データを表にまとめたものである。
【０１７２】
その結果、気体を流さない場合には、毎分３℃以上の温度上昇が発生しているのに対し、流量を１００[ｌ／ｍｉｎ]まで下げた場合でも、１５８[ｌ／ｍｉｎ]の場合と同様に、わずか０．１℃前後のばらつきで安定した温度制御が出来ており、冷却効果が出ていることが分かる。
【０１７３】
以上、第３実施形態を説明したが、第３実施形態のポイントは、インク吐出性能に密接に関係する基準電源回路１０２を駆動素子１８よりも気体流路の上流側に配置することにあり、基準電源回路１０２およびデジタル・アナログ・コンバータ回路１０５の具体的回路構成はそれぞれ図１０および図１３に示したものに限定されないことは言うまでもない。
【０１７４】
また、第１、第２実施形態に関連して説明した各種の変形は、この第３実施形態にも同様に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】この発明の第１実施形態のインク吐出装置を示す斜視図である。
【図２】上記インク吐出装置を分解状態で示す斜視図である。
【図３】図１中のインク吐出装置を矢印５１の方向から見たところを模式的に示す図である。
【図４】図３の別の形態を模式的に示す図である。
【図５】この発明の第２実施形態のインク吐出装置を示す斜視図である。
【図６】上記インク吐出装置を分解状態で示す斜視図である。
【図７】図４中のインク吐出装置を矢印５１の方向から見たところを模式的に示す図である。
【図８】比較例として、筐体内の気体流路室の上面にスリット状の開口を設けた例を示す図である。
【図９】この発明の第３実施形態のインク吐出装置を模式的に示す図であって、特に駆動回路部の部品配置を示した図である。
【図１０】基準電源回路の回路図である。
【図１１】駆動回路部から出力される電位（出力駆動電位）の温度に対するシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図１２】図１０に示したシミュレーション結果の数字データをまとめた表である。
【図１３】IC回路内部のデジタル・アナログ・コンバータ回路（DAC制御回路部分）の一例である。
【図１４】冷却用N２ガスの冷却効果を確認した実験結果の一例を示す図である。
【図１５】図１２に示される実験結果の数字データをまとめた表である。
【図１６】駆動電圧と吐出速度の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【０１７６】
１  インクジェットヘッドチップ
１０  配線基板
１１ａ，１１ｂノズルプレート保持部材
１２  中継基板
１５  ベース
１６ａ，１６ｂ  インクチューブ
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ  放熱部材
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ、１８  駆動素子
２０  ノズル孔
２１  ノズルプレート
２２  気体流路室
２３  気体供給路
２４  気体供給口
２５  ヘッド部
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ  開口
２７  気体排出口
２８，１２８  駆動回路部
２９  筐体
４０，１４０  回路部
５０，１５０  インク吐出装置
１００  回路配置部
１０１  回路配置部
１０２  基準電源回路
１０３  接続ケーブル
１０５  デジタル・アナログ・コンバータ回路
６００  シャントレギュレータ回路
６０１  VCC DAC端子
８０１  VCC DAC端子
８０２  DAC OUT端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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